Biologie cellulaire - Concepts clés

La biologie cellulaire est l'étude de la structure, de la fonction, de la croissance, de la reproduction et de la mort des cellules. Elle englobe également l'étude des organites cellulaires, des processus vitaux qui s'y déroulent et des mécanismes de survie cellulaire.

La théorie cellulaire stipule que tous les êtres vivants sont composés de cellules et que toutes les cellules proviennent d'autres cellules.

La génération spontanée était la croyance que la vie pouvait émerger de matière non vivante. Louis Pasteur a réfuté cette théorie par des expériences scientifiques.

Les protozoaires sont des organismes unicellulaires, souvent microscopiques, qui peuvent être trouvés dans divers environnements. Ce sont des organismes eucaryotes, ce qui signifie qu'ils ont un noyau distinct.

Un organite est une structure spécialisée à l'intérieur d'une cellule qui effectue une fonction spécifique. Exemples : noyau, mitochondries, chloroplastes.

Le microscope est un outil utilisé pour observer des objets microscopiques, tels que des cellules, qui sont trop petits pour être vus à l'œil nu.

Les cellules sont les unités fondamentales de la vie. Elles sont les plus petites entités capables de réaliser les fonctions liées à la vie, y compris la croissance, la reproduction et la réponse aux stimuli.

Un organisme multicellulaire est composé de plusieurs cellules qui travaillent ensemble pour former un être vivant complexe. Les cellules spécialisées se regroupent pour former des tissus, des organes et des systèmes d'organes.

Les bactéries Gram-positives ont une paroi cellulaire épaisse composée d'une seule couche de peptidoglycane, ce qui leur permet de retenir le colorant violet lors de la coloration de Gram.

Les bactéries Gram-négatives possèdent une paroi cellulaire plus mince, composée d'une fine couche de peptidoglycane entourée d'une membrane externe. Elles ne retiennent pas le colorant violet et apparaissent roses lors de la coloration de Gram.

Le nucléoïde est la région du cytoplasme des bactéries qui contient l'ADN, généralement une seule molécule circulaire.

La scissiparité, ou division binaire, est le mécanisme de reproduction des bactéries. Une cellule se divise en deux cellules identiques.

Les eucaryotes sont des organismes dont les cellules possèdent un noyau contenant l'ADN.

Les cellules végétales sont des eucaryotes capables de réaliser la photosynthèse, le processus qui permet de convertir la lumière solaire en énergie chimique.

Les chloroplastes sont des organites présents dans les cellules végétales, responsables de la photosynthèse. Ils contiennent de la chlorophylle qui absorbe la lumière solaire.

Les thylakoïdes sont des structures en forme de sac aplati qui empilent, formant des grana, à l'intérieur des chloroplastes. C'est là que se produit la photosynthèse.

La paroi cellulaire est une structure externe qui entoure les cellules végétales. Elle est principalement composée de cellulose, hémicellulose, pectines et autres composants.

La membrane plasmique est une double couche de phospholipides qui entoure la cellule. Elle est semi-perméable et permet le passage de certaines substances tandis qu'elle en bloque d'autres.

Les phospholipides sont des molécules qui composent la membrane plasmique. Ils ont une partie hydrophile (attirant l'eau) et une partie hydrophobe (repoussant l'eau).

Les protéines membranaires sont des molécules qui sont intégrées ou associées à la membrane plasmique. Elles permettent le transport de substances, la communication intercellulaire et d'autres fonctions.

La tri-lamination est l'aspect observé en microscopie électronique de la membrane plasmique. Elle apparaît comme trois couches : un feuillet clair entouré de deux feuillets sombres.

Les organites sont des structures spécialisées à l'intérieur d'une cellule. Ils ont chacun une fonction spécifique et contribuent au fonctionnement global de la cellule.

Les mitochondries sont des organites qui produisent l'énergie (ATP) nécessaire à la cellule. Elles sont parfois appelées 'centrales énergétiques' de la cellule.

Le réticulum endoplasmique est un réseau de membranes qui se répand dans le cytoplasme. Il est impliqué dans la synthèse des protéines, des lipides et d'autres molécules.

Une molécule ayant une partie hydrophile et une partie hydrophobe, constituant environ un quart des lipides membranaires et influençant la fluidité de la membrane.

Leur rôle est très spécifique dans la membrane : récepteurs, transporteurs, adhésion cellulaire, etc.

Une protéine qui se trouve en dehors de la bicouche phospholipidique, soit entièrement à l’intérieur, soit entièrement à l’extérieur de la cellule.

Les protéines périphériques ancrées dans les lipides peuvent être de deux types : ancrées sur le GPI ou ancrées par un acide gras.

Une protéine qui traverse la membrane cellulaire, passant d’un côté à l’autre.

Les glucides membranaires se trouvent sous forme de glycoprotéines (protéines liées à des sucres) et de glycolipides (lipides liés à des sucres).

L’association d’une phospho-éthanol-amine sur des sucres, eux-mêmes ancrés sur un phosphatidyl-inositol. Elles sont présentes sur la face extracellulaire de la membrane.

L’acide palmitique et l’acide myristique sont des exemples d’acides gras qui peuvent ancrer des protéines à la membrane. Ces protéines se trouvent du côté intracellulaire de la membrane.

Le peroxysome est un organite cellulaire qui contient des enzymes permettant la dégradation du peroxyde d'hydrogène (H2O2), une molécule toxique pour la cellule.

La catalase est une enzyme présente dans les peroxysomes qui décompose le peroxyde d'hydrogène (H2O2) en eau et en oxygène, rendant cette molécule toxique inoffensive pour la cellule.

Le glyoxysome est un organite présent dans les cellules végétales, similaire au peroxysome, mais avec des fonctions supplémentaires, notamment la transformation des lipides en glucides.

Le cytosol est le milieu fluide contenu à l'intérieur des cellules, où se déroulent de nombreuses réactions métaboliques.

Le cytosquelette est un réseau de filaments protéiques qui donne sa forme à la cellule, lui permet de se déplacer et facilite le transport de molécules.

Les microfilaments, les microtubules et les filaments intermédiaires sont les trois types de filaments protéiques qui composent le cytosquelette.

Les microtubules sont des filaments protéiques creux qui jouent un rôle important dans le transport intracellulaire et la division cellulaire.

Les microfilaments sont des filaments protéiques fins qui aident à la contraction musculaire, au mouvement cellulaire et à la formation de structures comme les microvillosités.

La fixation au glutaraldéhyde est une étape de préparation des échantillons pour l'observation au microscope électronique. Elle permet de stabiliser les structures cellulaires en formant des liaisons réversibles avec les protéines et les acides nucléiques.

La déshydratation permet d'éliminer l'eau de l'échantillon en la remplaçant par des solvants organiques comme le xylène et le toluène. Cette étape est nécessaire pour préparer l'échantillon à l'inclusion dans une résine ou une paraffine.

L'inclusion permet de solidifier l'échantillon en l'intégrant dans une résine, une cire ou de la paraffine. Ces matériaux permettent de réaliser des coupes fines et stables.

La coloration des coupes permet de mettre en évidence les différentes structures cellulaires. Il existe plusieurs types de colorants, chacun ayant une affinité spécifique pour certains composants cellulaires.

La méthode histo-enzymatique utilise des enzymes pour produire un produit coloré qui permet d'identifier l'activité d'une enzyme spécifique dans la cellule.

La culture cellulaire consiste à maintenir des cellules en vie pendant plus de 24 heures dans un milieu de culture artificielle. Elle permet d'étudier le comportement des cellules dans des conditions contrôlées.

Les cultures organotypiques maintiennent la différentiation morphologique et fonctionnelle des cellules. Elles sont constituées de fragments d'organes ou de tissus appelés explants.

Les cultures histiotypiques permettent la multiplication des cellules mais ne maintiennent pas leur organisation. Elles sont généralement constituées de cellules isolées qui se multiplient de manière active.